內蒙古阿拉善左旗大疙瘩山水泥用石灰巖礦床地質特征及成因探討

王鵬

(中國建筑材料工業地質勘查中心寧夏總隊，寧夏 銀川 750021)

大疙瘩山水泥用石灰巖礦床位于阿拉善左旗巴彥浩特鎮以南直距約70km，地處阿拉善左旗巴潤別立鎮境內，包蘭鐵路于大疙瘩山東部23km 處通過，距銀川至阿拉善左旗的高速公路巴潤別立鎮出口約25km，銀川至阿拉善左旗的省道S218 于大疙瘩山北部23km 處通過，交通方便。本文依據本礦區2017 年度野外勘查資料，同時對比參考區域地質資料，對礦床地層及構造特征通過深部工程予以控制查證，并就礦體特征、礦石品質、礦床成因等進行綜合研究及探討。

1 區域地質背景

該區域地層古生界區劃屬華北地層大區(Ⅴ)，晉冀魯豫地層區(Ⅴ4)，鄂爾多斯地層分區(Ⅴ44)，賀蘭山- 桌子山小區(Ⅴ44-2)。中、新代地層劃屬阿拉善地層區(2)、潮水地層分區(22)。區內出露的地層有奧陶系下- 中統天景山組和中-上統米缽山組、泥盆系上統大岱山組和中寧組、新近系中新統彰恩堡組、第四系上更新統洪積層和全新統沖積層。

區域地處賀蘭山南段，大地構造位置屬北祁連加里東褶皺帶東北緣，曾歷經多次構造變動，地質構造較為復雜。區內發育塔塔溝背斜、峨眉山向斜及營盤山斜沖斷層(F1)，軸向多為北西向，兩翼地層常被不同性質的斷層切割，導致其地層展布形態不對稱。見圖1。

圖1 區域地質簡圖

2 礦區地質特征

2.1 地層

區內地層總體呈寬緩背斜產出，出露的地層有奧陶系中下統天景山組第一段(O1-2t1)、天景山組第二段(O1-2t2)、新近系中新統彰恩堡組(N1z)及第四系全新統沖積層(Qhal)。見圖2。

圖2 礦區地質簡圖

2.1.1 天景山組第一段(O1-2t1):在礦區內依據其巖性組合特征，按地層由老到新可劃分為6 個巖性層：第一層(O1-2t1-1)為灰色中- 厚層網紋狀灰巖為主，頂部燧石結核- 條帶較發育，底部夾有(含)白云質灰巖，傾向106-256°，傾角15-50°，控制厚度223.04-363.76m；第二層(O1-2t1-2) 為灰色中- 厚層狀泥質網紋狀灰巖，網紋多呈淺紫紅- 土黃色，局部分布雜亂呈條紋- 團塊狀，傾向132-266°，傾角18-56°，控制厚度186.35-517.69m；第三層(O1-2t1-3)為灰- 深灰色厚層泥質網紋灰巖、中厚- 薄層含燧石團塊- 條帶灰巖、白云質條帶- 網紋灰巖及泥質條帶灰巖，傾向155-266°，傾角30-60°，控制厚度59.01-123.41m，為標志層；第四層(O1-2t1-4) 為灰色厚- 中層含泥質網紋狀灰巖為主，網紋多呈紫紅- 黃綠色，局部發育密集、 分布雜亂， 傾向130-255°，傾角28-60°，控制厚度75.31-206.20m；第五層(O1-2t1-5) 為深灰色薄層狀泥質條帶灰巖為主，條帶多呈玫紅色，條帶寬約0.2-0.5cm，間距多為2-8cm，順層分布，平行層理較發育，傾向125-160°，傾角29-46°，控制厚度為128.54m；第六層(O1-2t1-6) 頂部巖性為灰色厚- 中厚層網紋狀含白云質團塊灰巖為主，白云質團塊多呈土黃色不規則分布于風化表面或鑲嵌于巖層中，該層傾向135-150°，傾角36-50°，控制厚度為321.54m。

2.1.2 天景山組第二段(O1-2t2)：分布于礦區南西部及南東角，巖性從下到上為深灰色中- 厚層狀含砂質灰巖、含砂質白云巖、淺紫色- 灰黃色含砂質板巖夾中厚層含燧石結核灰巖、白云質灰巖及白云巖。該層以泥質板巖為主，夾有燧石結核灰巖、白云質灰巖及白云巖互層。該層以板巖區別于下伏含礦層，為含礦層頂板，與下伏天景山組第一段第四層(O1-2t1-4)為斷層接觸。該層厚度＞353.24m。

2.1.3 彰恩堡組(N1z)：僅出露于礦區北東角，巖性為淺棕- 灰褐色中細粒長石石英砂巖，夾少量灰綠色粘土質粉砂巖。該層厚度＞16.36m。

2.1.4 第四系全新統沖積層(Qhal)：分布于礦區東部塔塔溝一帶或山前低洼地帶，巖性主要由砂、粘土質砂及礫石組成，分選性差。在沖溝中見其厚度＞3.0m。

2.2 構造

礦區內共查明5 條斷層，特征如下：

F1 逆斷層：位于礦區東部塔塔溝內，為一高角度逆斷層，斷面平均產狀245°∠70°，破碎帶內為方解石脈、角礫巖及泥砂質膠結物，破碎帶寬2-5m，沿北西- 南東方位延伸大于2.3km，穿越礦區邊界。南西盤(上盤)上升，巖性以灰色厚層含泥質網紋灰巖為主，總體傾向150°，傾角35°；北東盤(下盤)下降，巖性以灰巖為主，常見白云質灰巖及白云巖夾層有別于上盤。

F2 正斷層：位于礦區北東部，破碎帶寬1-5m,由方解石、泥砂質膠結物及角礫巖組成，斷面走向近于南北，延伸長約660m，斷面傾向275°，傾角55°。西盤(上盤)下降，東盤(下盤)上升，為正斷層。

F3 逆斷層：位于礦區北部，破碎帶寬3-5m,由方解石、泥砂質膠結物及角礫巖組成，斷層走向延伸約1.3km，斷面傾向330°，傾角70°。北東盤(下盤)下降，南西盤(上盤)上升，為逆斷層。受該斷層影響，兩盤地層巖性及產狀發生較大變化。

F4 逆斷層：位于礦區南西部，破碎帶寬2-8m, 延伸長度大于2.6km。破碎帶內為方解石、泥砂質膠結物及角礫巖，斷面見有斷層糜棱巖，斷面傾向230°，傾角30°，為一低角度逆掩斷層。受該斷層影響，南西盤(上盤)礦層頂板天景山組第二段(O1-2t2)泥砂質板巖逆沖于含礦層天景山組第一段第四層(O1-2t1-4)之上，在礦區南西部覆蓋了天景山組第一段第五層(O1-2t1-5)和第六層(O1-2t1-6)。

F5 正斷層：位于礦區南部，破碎帶寬2-5m,由方解石、泥砂質膠結物及角礫巖組成，走向近于南北，延伸長約870m，斷面西傾，傾角53°，為正斷層。受該斷層影響，上盤地層(O1-2t1-4)向南錯動變寬，斷層兩盤地層不對稱。

3 礦床地質特征

3.1 礦體形狀、產狀及規模

礦區內水泥用石灰巖礦層賦存于奧陶系中下統天景山組第一段(O1-2t1)中，劃分為6 個含礦層(O1-2t1-1～O1-2t1-6)，每個含礦層各圈定1 個礦層，全礦區共有6個礦層。

K1 礦層：分布于礦區北西- 北東部，巖性為灰色中- 厚層泥質網紋灰巖，礦層產出形態受背斜構造控制，傾向245～110°，傾角15～46°。礦層出露寬度110-870m，延伸長度1850m，控制厚 度 49.48-463.90m， 平 均 厚 度256.69m。

K2 礦層：分布于礦區北西- 北東部，巖性為灰色中- 厚層狀泥質網紋狀灰巖為主，網紋多呈淺紫紅- 土黃色，局部分布雜亂呈條紋- 團塊狀，傾向240～130°，傾角21～56°。礦層出露寬度70-620m，延伸長度2980m，控制厚度17.61-314.97m，平均厚度166.29m。

K3 礦層：分布于礦區中西- 中東部，巖性主要為灰- 深灰色厚層泥質網紋灰巖。傾向250～140°，傾角27～55°。礦層出露寬度10-73m，延伸長度2800m，控制厚度8.45-44.81m，平均厚度26.63m。

K4 礦層：分布于礦區中部標志層之上，巖性以灰色厚-中層含泥質網紋灰巖為主，局部夾有少量薄層泥質條帶灰巖，傾向260～140°，傾角31～60°。該礦層出露寬度30-620m，延伸長度3710m，控制厚度10.93-365.87m，平均厚度188.40m。

K5 礦層：分布于礦區中東- 南東部，巖性為深灰色薄層狀泥質條帶灰巖，條帶多呈玫紅色，條帶寬約0.2-0.5cm，間距多為2-8cm，順層分布，平行層理較發育，傾向155～125°，傾角25～46°。該礦層出露寬度130-320m，延伸長度980m，控制厚度55.26-174.51m，平均厚度82.99m。

K6 礦層：分布于礦區南東部，巖性以灰色厚- 中厚層含泥質網紋狀灰巖為主，網紋多呈淺紫紅- 黃綠色，局部見暗灰色泥質條紋，傾向150～135°，傾角36～42°。礦層出露寬度350-590m，延伸長度740m，控制厚度195.04-309.99m，平均厚度245.48m。

3.2 礦石質量特征

3.2.1 礦石類型與結構構造

根據礦石的礦物成分、結構、構造特征，結合礦石宏觀特征將礦區內礦石劃分為泥質網紋狀微晶灰巖和條帶狀泥晶灰巖兩種自然類型。

3.2.1.1 泥質網紋狀微晶灰巖：為礦區內主要礦石類型，廣泛分布于K1、K2、K3、K4 及K6 礦層，礦石一般呈灰- 深灰色，微晶- 泥晶結構，厚- 中厚層狀網紋狀構造。礦石礦物主要為方解石，含少量自生石英、鐵質、泥質、生物碎屑及白云石等。

3.2.1.2 條帶狀泥晶灰巖：分布于礦區南東部K5 礦層，礦石呈深灰色，以薄層狀為主，微晶- 泥晶結構、交代狀泥晶結構，條帶狀- 塊狀構造。泥質條帶多為玫紅色，水平層理發育。礦石礦物主要為方解石及內碎屑組成，含少量自生石英、生物碎屑、泥質、鐵質及白云石等。

3.2.2 礦石質量

依據礦石化學基本分析及多元素分析測試結果，礦石主要化學成分為CaO，含量為48.19-53.92%，平均為51.03%；其次為SiO2，含量為2.18-7.14%，平均為5.28%；MgO 含量為0.45-1.83%，平均為1.07%。本次所圈定礦石宏觀特征為灰-深灰色中- 厚層泥質網紋狀灰巖及薄層泥質條帶灰巖，所取的薄片樣鑒定結果中，礦石樣品二氧化硅(SiO2)鏡下特征以自生石英為主，礦石中游離二氧化硅(fSiO2)為石英質。全礦區含K1-K6 共6 個礦層，各礦層單工程加權平均品位統計結果見表1。

表1 各礦層礦石品位情況一覽表

4 礦床成因

大疙瘩山礦區礦層以泥晶、微晶灰巖為主，這與淺海盆地遠離大陸有關。淺海碳酸鹽灰泥物質的來源除靠波浪的搬運簸選作用外，大量泥質主要靠大海洋流，當洋流發生變化時，沉積物的巖性也會相應變化。礦層中夾有薄層泥質條帶灰巖，具水平層理，表明在地質歷史中曾經歷過洪水攜帶泥質導致近海海水混濁，在淺海盆地中出現貧鈣而富泥砂質的現象。

大多數碳酸鹽巖的沉積方式和碎屑巖一樣，受水動力因素的控制。碳酸鹽質點(灰泥、碎屑及生物遺骸)在陸地邊緣10～15m 深的海域形成后，會因為水動力因素的不同，在原地或被海流、波浪帶到遠離海岸的淺海盆地中沉積、成巖。

礦區內礦石主要類型為泥質網紋狀微晶灰巖和條帶狀泥晶灰巖，礦層水平層理發育，層面無生物擾動構造，生物遺跡化石較發育。這些沉積構造特征表明礦層生成于水動力條件極弱的潮下帶。當洋流發生變化時，沉積物的巖性也會相應變化。據此推斷該處石灰巖應屬于淺海相碳酸鹽沉積礦床，沉積原始環境較為穩定，便于形成大面積淺海相灰巖。

5 結論及建議

5.1 本礦床屬淺海相碳酸鹽臺地同生沉積礦床，沉積原始環境較為穩定，礦區外圍北西和東部仍有該套地層分布，為今后找礦勘查的有利地區。

5.2 礦床內含有一定數量的非礦夾層，局部地段剝采比較大，未來礦山開發利用時可考慮搭配使用，或作為建筑石料綜合利用。

5.3 礦區雨季(7、8、9 月)易發生山洪，礦山開采時應采取嚴格的防洪措施；同時要加強環保措施，保護好當地的生態環境。